DE102004009191A1 - Flow measuring signal error compensation method, for inductive flow meter, involves inserting piezoelectric unit above electrode in flow meter to find fluid height to compute cross section of meter for calculating fluid flow quantity - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Fehlerkompensation und Überwachung magnetisch-induktiver Durchflussmesser mit einem Messrohr, wobei im Messrohr Elektroden angeordnet sind, die eine der Durchflussgeschwindigkeit proportionale Spannung abgreifen.The The invention relates to a method and a device for error compensation and monitoring magnetic-inductive Flow meter with a measuring tube, wherein in the measuring tube electrodes are arranged, one of the flow rate proportional Tapping voltage.
Diese Messanordnungen zur Durchflussmessung sind allgemein bekannt.These Measuring arrangements for flow measurement are well known.
Mit
magnetisch-induktiven Durchflussmessern wird der Volumendurchfluss
von elektrisch leitfähigen Messstoffen
gemessen. Ein elektrischer Leiter, das ist im Allgemeinen eine elektrisch
leitfähige
Flüssigkeit oder
Suspension (Messstoff), bewegt sich durch ein Magnetfeld. In dem
vom Magnetfeld durchflossenen Messstoff wird entsprechend dem Faradayschen
Prinzip eine Spannung e induziert, die direkt proportional von der
mittleren Fließgeschwindigkeit
v abhängt.
Die magnetische Induktion B (Stärke
des Magnetfeldes) und der Elektrodenabstand D (Rohrnennweite) werden
als konstant betrachtet.
- B
- magnetische Induktion
- K
- Gerätekonstante
- v
- mittlere Fliessgeschwindigkeit des Messstoffes
- D
- Elektrodenabstand
- B
- magnetic induction
- K
- Technical constant
- v
- mean flow velocity of the medium
- D
- electrode distance
Der Elektrodenabstand D ist für magnetisch-induktive Durchflussmesser gleich dem Rohrdurchmesser.Of the Electrode distance D is for Magnetic-inductive flow meters equal to the pipe diameter.
Der
Volumendurchfluss Q lässt
sich berechnen nach:
Aus
Gleichung 1 folgt:
Damit
ist:
Damit e = proportional Q ist, muss der gesamte Rohrquerschnitt vom Messstoff durchströmt sein.In order to e = proportional Q, the entire pipe cross-section of the medium must flows through be.
Die Befüllung des gesamten Messrohrquerschnittes ist daher eine grundlegende Vorraussetzung für das Funktionieren dieser Messgeräte mit minimalen Fehlern.The filling the entire measuring tube cross-section is therefore a basic requirement for the Functioning of these measuring devices with minimal errors.
Für teilbefüllte magnetisch-induktive Durchflussmesser (auch Freispiegelmessungen genannt) sind Lösungen bekannt.For partially filled magnetic-inductive Flowmeters (also known as free-float measurements) are known solutions.
Dazu werden in die Rohrauskleidung berührungslose kapazitive Füllstandmesser integriert. Damit sollen Messungen bis hinunter zu 10% Teilbefüllung möglich sein.To Become contactless capacitive level gauge in the pipe liner integrated. This should allow measurements down to 10% partial filling.
Bei dieser Fehlerkorrektur wird aber der Einfluss von Ablagerungen nicht mit berücksichtigt. Diese Ablagerungen können auch wie Sedimente verstanden werden, die den Messrohrquerschnitt unterhalb der Elektroden verringern.at However, this error correction does not affect the influence of deposits taken into account. These deposits can Also how sediments are understood that the Meßrohrquerschnitt reduce below the electrodes.
Ablagerungen auf der Rohrsohle verfälschen durch Verkleinerung des Querschnitts das Messergebnis, während Ablagerungen auf den Messelektroden zu fehlerhafter Geschwindigkeitsmessung durch falsche Spannungsmessung führen können.deposits falsify on the tube sole by reducing the cross-section the measurement result, while deposits on the measuring electrodes for faulty speed measurement by lead to incorrect voltage measurement can.
Die spezifische Dielektrizitätskonstante der Ablagerungen führt hier zu einer zusätzlichen Fehlmessung der Füllstandmessung und damit zu einer fehlerhaften Durchflusskorrektur.The specific dielectric constant the deposits leads here to an additional Incorrect measurement of the level measurement and thus a faulty flow correction.
Diese Ablagerungen im Messaufnehmer sind vorwiegend im Zulauf zur Kläranlage zu befürchten aber auch in feststoffbeladenen Zuläufen von Trinkwasseraufbereitungsanlagen.These Deposits in the sensor are mainly in the inflow to the sewage treatment plant to fear but also in solids-laden inlets of drinking water treatment plants.
Es sind auch magnetisch-induktive Messwertaufnehmer bekannt, die durch zusätzliche Elektrodenpaare im teilbefüllten Zustand messen können.It are also magnetic-inductive transducers known by additional Electrode pairs in partially filled Can measure state.
Ein anderer Weg die vollständige Befüllung des Messrohres zu gewährleisten, ist die Dükerung. Dabei wird der magnetisch-induktive Durchflussmesser tiefer als der Zu- und Ablauf der zu messenden Rohrleitung gelegt. Diese Einbauvariante des magnetisch-induktiven Durchflussmessers birgt aber bei niedrigen Messstoffgeschwindigkeiten die Gefahr der Sedimentbildung.One another way the whole filling to ensure the measuring tube is the culprit. The electromagnetic flowmeter will be lower than the inlet and outlet of the pipeline to be measured laid. This installation variant of the magnetic-inductive Flowmeter but holds at low media speeds the danger of sediment formation.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mittels dem die vorstehend genannten Fehler eines magnetisch-induktiven Durchflussmessers nicht nur erkannt, sondern auch korrigiert werden können ohne das zusätzliche Informationen über den Messstoff vorliegen müssen. Weiterhin ist keine zusätzliche Messvorrichtung an der Messleitung notwendig. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, einen magnetisch-induktiven Durchflussmesser aufzuzeigen, bei dem die vorstehend genannten Fehler bei der Querschnittberücksichtigung des Messrohres zur Volumendurchflussberechnung auf der Basis des erfindungsgemäßen Verfahrens zuverlässig kompensiert werden können.task The invention is to provide a method by which the above not mentioned error of a magnetic-inductive flow meter only recognized, but also can be corrected without the additional information about the medium must be present. Furthermore, there is no additional measuring device necessary on the measuring line. The object of the invention is also to show a magnetic-inductive flow meter, in which the aforementioned errors in the cross-sectional consideration of the measuring tube for volume flow calculation on the basis of reliably compensated for the method according to the invention can be.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Kompensation von Fehlern in Durchflussmesssignalen von magnetisch-induktiven Durchflussmessern die Messrohre aus einem gegenüberliegenden Elektrodenpaar besitzen und das Messrohr bis oben voll mit Messstoff gefüllt ist, wobei
- a) durch ein oberhalb der Messelektroden eingebautes piezoelektrisches Element im Impuls-Echo-Betrieb die Echolaufzeit senkrecht zur Strömungsrichtung in der Flüssigkeit ermittelt wird,
- b) entsprechend dem Schritt a) die ermittelte Flüssigkeitshöhe zur Querschnittsberechnung verwendet wird,
- c) entsprechend Schritt a) eine Hüllkurvenbewertung der Echos die Analyse der Sedimente ermöglicht wird,
- d) dass entsprechend Schritt a) die ermittelte Flüssigkeitshöhe zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit des magnetisch-induktives Durchflussmessers herangezogen wird.
- a) the echo propagation time is determined perpendicular to the flow direction in the liquid by a piezoelectric element built in above the measuring electrodes in the pulse-echo mode,
- b) according to step a) the determined liquid height is used for the cross-sectional calculation,
- c) according to step a) an envelope evaluation of the echoes enables the analysis of the sediments,
- d) that according to step a) the determined liquid level is used to assess the functionality of the electromagnetic flowmeter.
Gegenstand der Erfindung ist ferner ein magnetisch-induktiver Durchflussmesser für voll befüllte Messrohre, wobei ein
- e) piezoelektrisches Element die Flüssigkeitshöhe senkrecht von oben nach unten ermittelt,
- f) dass piezoelektrische Element nicht in Kontakt mit der Flüssigkeit steht,
- g) dass piezoelektrische Element Teil einer Messstoffüberwachung ist,
- h) dass piezoelektrische Element ein leitfähiges Gehäuse besitzen kann und mit der Flüssigkeit in Kontakt steht.
- e) piezoelectric element determines the liquid height vertically from top to bottom,
- f) that the piezoelectric element is not in contact with the liquid,
- g) that piezoelectric element is part of a medium monitoring,
- h) that piezoelectric element may have a conductive housing and is in contact with the liquid.
Die Messung des vom Messstoff durchströmten Querschnittes muss von oben erfolgen, da eine lose Ansammlung von Sedimenten, zum Beispiel Sandkörner, keine Messung der Messstoffhöhe von unten gestattet.The Measurement of the cross-section through which the medium flows must be from done above, as a loose accumulation of sediments, for example Grains of sand no measurement of the media height allowed from below.
Die Füllhöhenmessung erfolgt mit einem piezoelektrischen Element durch die Laufzeitmessung eines Ultraschallimpulses.The level measurement done with a piezoelectric element by the transit time measurement an ultrasonic pulse.
Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert einen mit Messstoff voll befüllten magnetisch-induktiven Durchflussmesser, da sich die zur Füllhöhenmessung verwendeten Ultraschallwellen nicht durch Luft oder Gas fortpflanzen.The inventive method requires an electromagnetic flowmeter fully filled with media, because of the filling height measurement do not propagate ultrasonic waves by air or gas.
Das oberhalb der Elektroden angebrachte piezoelektrische Element ermittelt den Abstand von der Messrohrwand und der Oberfläche des im unteren Teil befindlichen Sedimentes.The determined above the electrodes mounted piezoelectric element the distance from the measuring tube wall and the surface of the lower part Sediment.
Mit:
- r
- Messrohrradius (r = ½ D)
- h
- Füllhöhe des Sedimentes (h = D – m)
- r
- Measuring tube radius (r = ½ D)
- H
- Level of sediment (h = D - m)
Aus der gemessenen Füllhöhe des Messstoffes m ergibt sich die durch das Sediment besetzte Querschnittsfläche A zu: From the measured filling level of the medium m, the cross occupied by the sediment results Section A to:
Der
wahre Volumendurchfluss Qw errechnet sich danach zu:
Diese Berechnung gilt unter der Annahme, dass die Sedimente im Messrohr einen Kreisabschnitt bilden.These Calculation is made assuming that the sediments in the measuring tube form a circle section.
Je nach Ausbildung der Querschnittsfläche kann die Berechnungsvorschrift variiert werden.ever after formation of the cross-sectional area, the calculation rule be varied.
Zur Vereinfachung der Berechnung können natürlich auch normierte Korrekturfaktoren in einer Tabelle abgespeichert werden. Zur Korrektur des durchflossenen Querschnittes wird dann nur noch das Verhältnis von Rohrdurchmesser und ermitteltem Abstand zur Sedimentoberfläche gebildet und mit dem abgespeicherten Korrekturwert aus der Tabelle verrechnet.to Simplification of the calculation can Naturally also stored standardized correction factors in a table become. To correct the flow-through cross-section is then only the ratio formed by pipe diameter and determined distance to the sediment surface and offset with the stored correction value from the table.
Die zur Füllhöhenmessung verwendeten piezoelektrischen Elemente ragen nicht in den Messstoff hinein. Je nach Ausgestaltung kann durch das äußere Messrohr oder durch das innere elektrisch isolierte Messrohr hindurch gemessen werden.The for filling height measurement used piezoelectric elements do not protrude into the medium into it. Depending on the configuration can by the outer measuring tube or through the inner electrically insulated measuring tube are measured through.
Die Erfindung wird mit Bezug auf die Zeichnung nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen:The The invention will be described in more detail below with reference to the drawing. Show it:
Der
für das
strömende
Messstoffmedium zur Verfügung
stehende Rohrquerschnitt ist um die Fläche eines Kreisabschnittes
kleiner. Zur Kompensation des Fehlers genügt es, die Sedimenthöhe
Aus dem Füllstandmesswert wird die um die Fläche des Kreisabschnittes verringerte durchströmte Querschnittsfläche im Korrekturrechner ermittelt.Out the level reading that will be around the area of the circular section reduced flowed cross-sectional area in the correction computer determined.
Die
Berechnung kann direkt nach der Funktion (
In
der in
Die
Montage des piezoelektrischen Elementes
Der
Vorteil dieser Ausführungsform
besteht darin, dass die zusätzliche
Messung der Laufzeit
Die
Füllhöhenmessung
des Sedimentes
Sich ändernde Schallgeschwindigkeiten des Messstoffes können durch Plausibilitätsprüfung des Füllstandmesswertes überwacht oder zusätzlich kompensiert werden.Changing Sound velocities of the medium can be checked by plausibility check of the Level measured value monitored or additionally be compensated.
In der Mehrzahl der Anwendungsfälle ist der Messstoff bekannt und der Temperaturbereich der Anwendung bewegt sich in bekannten Grenzen.In the majority of use cases the medium is known and the temperature range of the application moves within known limits.
Oberhalb
der Elektroden
Weiterhin
ist der Füllstandsensor
Aus
dem Füllstandmesswert
wird wie in
In
der in
Die
Durchführung
der Füllhöhenmessung
des Sedimentes
In weiteren hier nicht näher dargestellten Ausführungsformen kann die Durchführung der Messstoffüberwachung auch anders gestaltet sein.In no further details here illustrated embodiments can carry out the media monitoring be designed differently.
Das erfindungsgemäßer Verfahren kann auch bei magnetisch-induktivem Durchflussmesser mit kapazitivem Signalabgriff erfolgen.The inventive method can also be used with magnetic-inductive flow meter with capacitive Signal tap done.
Eine weitere Ausführungsform kann die Laufzeitmessung so erweitert durchführen, dass nicht nur das erste Echo zur Füllhöhenbestimmung herangezogen wird, sondern die Anzahl weiterer Echos und die Signalamplitude der Echos zur Beurteilung des Sedimentes verwendet wird.A another embodiment can perform the runtime measurement extended so that not only the first one Echo for filling height determination is used, but the number of other echoes and the signal amplitude the echoes are used to assess the sediment.
So werden dichte gut reflektierende Sedimente nicht nur mehr Echos, sondern auch höhere Echoamplituden bewirken. Gelartige Ablagerungen, zum Beispiel Verockerungen, haben weniger Echos und geringere Echoamplituden. Über eine Hüllkurvenbewertung können somit zusätzlich Informationen über das Sediment gewonnen werden.So become dense well-reflecting sediments not just more echoes, but also higher Effect echo amplitudes. Gel-like deposits, for example, blockages, have fewer echoes and lower echo amplitudes. Over a Hüllkurvenbewertung can thus additionally information about the sediment is recovered.
Claims (8)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200410009191 DE102004009191A1 (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Flow measuring signal error compensation method, for inductive flow meter, involves inserting piezoelectric unit above electrode in flow meter to find fluid height to compute cross section of meter for calculating fluid flow quantity |
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DE200410009191 Ceased DE102004009191A1 (en) | 2004-02-25 | 2004-02-25 | Flow measuring signal error compensation method, for inductive flow meter, involves inserting piezoelectric unit above electrode in flow meter to find fluid height to compute cross section of meter for calculating fluid flow quantity |
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-
2004
- 2004-02-25 DE DE200410009191 patent/DE102004009191A1/en not_active Ceased
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